载人飞船

载人飞船（manned spacecraft，又称宇宙飞船），是保障航天员在地球外层空间生活、工作以及执行航天任务并可安全返回地面的一种大型航天器。载人飞船需要用火箭发射，在轨运行后经过制动，沿弹道式或半弹道式弹道穿过大气层用降落伞和着陆缓冲系统实现软着陆，载人飞船的运行时间一般是几天到半个月，一般乘2到3名航天员。

发展历史

早期太空探索

20世纪50年代初，苏联和美国开始进行太空探索。1961年4月12日前苏联发射了的第一艘“东方号飞船”，开启了人类首次进入外层空间的航天飞行，它搭载了第一位宇航员尤里·加加林。

阿波罗登月计划

1969年7月16日，美国“阿波罗”11号飞船搭载着宇航员尼尔·阿姆斯特朗升空，并于7月21日5点17分在月球着陆。

载人飞船的发展

随着太空探索的深入，苏联和美国陆续开发了一系列的载人飞船。苏联的联盟号飞船和美国的航天飞机成为主要的载人飞船。1981年4月12日，美国“哥伦比亚号”进行了航天飞机的第1次空间飞行。1988年11月15日，苏联的“暴风雪号”成功地进行了飞行试验，在空间运行3h25 min，绕地球飞行2圈后返回着陆。

新一代载人飞船

2003年10月15日上午9时，中国第一艘载人宇宙飞船由长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空，搭载航天员杨利伟在轨运行14圈，历时21小时23分后其返回舱于2003年10月16日返回内蒙古主着陆场。2012年开始研发的星际飞船(Starship)，是美国SpaceX公司可重复使用的超级重型运载火箭，该计划最初被称为“火星殖民地运输系统”(MCT)，后更名为“行星际运输系统”(ITS)、“大猎鹰”(BFR)，2018年改名为“星际飞船”。星际飞船可以完成多种航天飞行任务，包括太空旅游、地月运输、火星殖民、星际运输与洲际运输，而且其着陆可靠性最终能达到“航空公司水平”，预计将取代猎鹰9号、猎鹰重型运载火箭以及龙飞船等。2020年5月，由中国航天科技集团有限公司所属中国空间技术研究院自主研制的新一代载人飞船试验船在海南文昌发射场成功发射并顺利进入预定轨道。新一代载人飞船是中国空间技术研究院研制团队采用诸多新技术和新产品打造出的下一代天地往返运输飞行器，尤其是在可靠性、安全性、舒适性、经济|生以及智能化程度等方面有了大幅提升。2021年9月16日，搭乘SpaceX载人“龙”飞船的4名宇航员抵达国际空间站，这是有史以来首次使用回收的载人飞船完成航天飞行任务。

组成系统

载员舱

载人飞船的载员舱是宇航员在太空中工作和生活的关键部分，它提供了舒适和安全的环境，以保护宇航员免受太空环境的影响。载员舱配备了环境控制系统，以维持适宜的温度、湿度和气压。该系统除了常规的供氧系统外还能过滤空气，去除有害物质，保持良好的空气质量。此外，载员舱配备了通信和控制系统，以实现宇航员与地面控制中心的实时通信和数据传输，这些系统确保了宇航员与地面之间的有效联系和指令传递。

轨道舱

轨道舱位于飞船前部，为密封舱，外形两端带有锥段的圆柱形，前端与附加段连接，后段与返回舱连接，供航天员进出返回舱。轨道舱舱壁设有内开密封舱门和对地观察窗口，供航天员在地面进出飞船和在空间对地观察摄影使用。轨道舱外壁装有推进剂贮箱和发动机系统，轨道舱主要是用于宇航员的泄复压，航天器的泄复压过程是保证航天员出舱活动的重要环节，而在这个过程中产生的环境噪声会给航天员带来影响。

推进舱

推进舱位于飞船后部，为非密封结构，推进舱圆柱段外壁装有辐射散热器，两侧装有一对主太阳电池阵，提供整船在轨运行所需电能推进舱后锥段装有4台变轨发动机侧壁装有姿态控制发动机，提供飞船自主飞行所需动力。推进舱前端与返回舱大底相连接，后端与运载火箭飞船支架相连接。

返回舱

返回舱是载人飞船的核心舱段，它是飞船上升和返回过程中航天员乘坐的舱段，也是整人飞船的控制中心，返回舱不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件，而且还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。

服务舱

服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备，对飞船起服务和保障作用。航天员通过气闸舱进入太空工作，服务舱的后部是操作遥控机械臂和协助航天员舱外活动的位置，有大量显示仪表和控制装置，机械臂控制手柄处于仪表之间。服务舱顶部设置有两个舷窗，主要用来供航天员观测轨道器与空间站对接情况。

人工控制系统

为提高系统的可靠性和处理应急情况，载人飞船都设有手动控制装置以及照明、目视观测和话音图像通信等设备。

安全返回系统

为确保乘员安全返回，除靠热防护层和座舱温度控制外，载人飞船的返回舱在返回过程中的制动过载，必须限制在人的耐受范围内，同时还要求较高的落点精度，以便及时发现。

可靠性安全系统

载人飞船的系统和设备必须进行高可靠性、安全性设计，其技术包括制定可靠性、安全性准则，元器件的选择和控制，故障模式影响分析、危险分析、事件树分析等。

用途

地球观测

载人飞船的主要用途是太空探索和研究，通过载人飞船将宇航员送往太空，以进行各种科学实验、观测和研究。宇航员可以在太空中进行微重力实验、地球观测、宇宙射线研究等。载人飞船还被用于国际空间站（ISS）项目，各国的宇航员可以共同生活和工作在ISS上，开展科学研究、技术测试和太空技术的合作与交流。

星球登陆

载人飞船还被用于进行太空登陆，如登陆月球、火星等。未来的载人飞船将被用于实现人类的长期太空旅行和建立永久性的太空居住基地。

太空旅游

随着商业航天公司的崛起，载人飞船还被用于太空旅游的目的。私人乘客可以乘坐载人飞船进入太空，体验无重力环境和俯瞰地球的壮丽景色，如2011年8月，俄罗斯宣布将建立第一家太空旅馆。一个月后，媒体报道英国维珍银河公司的全球首座商业性航天港第一阶段建设即将完成。

生物观测和研究

载人飞船在太空中还可以进行各种生物的生命生态实验（如植物种子、幼苗、植株，兼顾小型动物）为实验样品，开展拟南芥、线虫、果蝇、斑马鱼等动植物的空间生长实验，揭示微重力对生物个体生长、发育、代谢的影响，促进人类对生命现象本质的理解。此外，还可以研究空间辐射生物学和亚磁生物学效应与机制，探索建立应用型受控生命生态系统，为航天员在轨辐射损伤评估、防护提供科学依据。

科学实验

载人飞船还可以在太空中进行很多科学实验，比如锆金属熔化与凝固实验。推杆将一枚直径不到3 毫米的金属球释放到无容器材料实验柜腔体之中，小球被静电场固定在腔体中间；随着激光器启动，金属球被加热并且开始熔化；停止加热之后，小球又开始冷却凝固，直到完全冷却后被收回到样品盒中。最终，这些样品会交到地面上的科学家手中展开研究。

主要分类

载人飞船按照其飞行任务的不同分为：卫星式载人飞船、登月载人飞船和空间站载人飞船。按发射载具分为火箭发射器、重型运载火箭。

卫星式飞船

卫星式飞船是指能够在太空中运行并且依靠卫星进行导航和通信的飞船。卫星式飞船的太空舱通常是一个密封的舱体，可以提供宇航员生存所需的空气、水和食物等。通常采用火箭发动机或离子推进器运行。卫星式飞船主要在低地球轨道上进行航天活动，把航天员和物品送入空间站或接回地球，如1961年苏联发射的东方号飞船上升号飞船和联盟号飞船，美国的水屏号飞船、双子星座号飞船，中国的神舟号飞船。

登月载人飞船

美国于1960年代初研制出登月载人飞船，用于将宇航员送往月球并返回地球的飞船，它由航天器、发射火箭和返回舱组成，能够在太空中运行并具备适应月球表面环境的能力。如阿波罗号。

空间站载人飞船

空间站载人飞船用于将宇航员送往空间站并进行长期居住和工作的飞船，如国际空间站的联盟号和龙飞船。

各国的载人飞船

苏联简介

苏联最早的载人飞船系列是“东方号”，每艘只能乘坐一名航天员，共发射6艘。1961年4月12日，世界上第一艘载人飞船东方-1飞上太空。苏联航天员加加林乘飞船绕地球飞行108分钟安全返回地面，成为世界上进入太空飞行的第一人。1963年6月16日，苏联的捷列什科娃乘东方-6飞船进入太空，成为世界上第一名女航天员。以“东方号”飞船为基础改造而成的“上升号”是苏联的第二代飞船，共发射2艘。1964年10月12日发射的上升-1飞船是世界上第一艘载3名航天员的飞船。航天员列昂诺夫乘坐上升-2号进行了人类首次太空行走，历时10分钟。

东方号

前苏联、俄罗斯使用历史最悠久的载人飞船系列是“联盟号”，分为联盟号、联盟T和联盟TM三个阶段，能载3名航天员，具有轨道机动、交会和对接能力，是苏联/俄罗斯载人航天计划中重要的天地往返运输系统。1969年1月15日，联盟-4与联盟-5首次进行了两艘飞船的太空对接。

美国简介

“水星号”是美国第一个载人飞船系列，共发射6艘。1961年5月5日阿兰·谢泼德乘第一艘水星号飞船进行了亚轨道飞行，揭开了美国载人航天的序幕。1962年2月20日，约翰·格伦乘第3艘水星号飞船进行了首次轨道飞行，成为第一个进入太空的美国人。美国第二个载人飞船系列是“双子星座号”，共发射12艘，其中前2艘未载人。1965年3月23日发射的双子星座位-3是美国第一艘载2名航天员的飞船。在1965年6月3日发射的双子星座-4飞船上，怀特出舱21分钟，成为美国首次太空行走的航天员。“阿波罗号”飞船是根据美国阿波罗计划量身定做的载人航天飞船。1968年10月，第一艘载人的阿波罗-7号飞船发射升空。在此之前，阿波罗计划中只做了不载人的飞行试验。从阿波罗-7号到阿波罗-18号，美国发射了12艘阿波罗载人飞船。其中1969年7月16日发射的阿波罗-11号于7月20日实现了人类历史的首次登月，1971年7月26日发射的阿波罗-15号飞船首次把一辆月球车送上月球。在整个阿波罗计划中，共有6次登月成功，12名宇航员登上月球。

水星号

联盟号与阿波罗对接：1975年7月15日发射的联盟-19飞船与美国的阿波罗-18飞船在轨道上成功对接，实现了世界上首次太空国际飞行。当地时间 2022年10月5日，SpaceX 与 NASA 在佛罗里达州向国际空间站成功发射了载人飞船，该飞船首次搭载了俄罗斯宇航员。NASA 直播画面显示，美东时间周三下午12点左右，SpaceX用其可重复使用的猎鹰9号助推器向国际空间站发射了乘坐四名宇航员的 Crew Dragon 飞船。

中国简介

中国载人航天工程正式起步于1992年，经过7年的努力，于1999年11月20日6时30分在酒泉卫星发射中心新建成的载人飞船发射场，中国第一艘试验飞船“神舟1号”由新研制的长征二号F运载火箭发射升空，并准确进入轨道。

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中国第一艘试验飞船“神舟1号”成功发射升空（来源：中国网)

神州号载人飞船发射和现场

2001年1月和2002年3月“神舟2号”和“神舟3号”又相继完成了无人试验。尤其是2002年12月30日，“神舟4号”飞船搭载了2名模拟人又升入太空并安全返回，为实现载人航天打下了坚实的基础。2003年10月15日9时，2005年10月12日9时中国“神舟5号”和“神舟6号”载人飞船在酒泉卫星发射中心发射成功，把中国第一位航天员杨利伟，以及费俊龙、聂海胜2位宇航员送上了太空，实现了中华民族千年的飞天梦想。载人飞船的发射成功，也是中国自1970年4月24日成功发射东方红一号人造卫星以来，中国航天史上又一座新的里程碑，中国成为继美、俄之后，世界上第三个掌握载人航天技术，成功发射载人飞船的国家。2008年9月“神舟七号”成功升空，航天员乘组指令长翟志刚在太空成功实施出舱活动，顺利完成中国航天员第一次空间出舱。2020年5月，长征五号B运载火箭首飞圆满成功，迎来了载人航天工程“第三步”发展战略任务实施的“开门红”，拉开了空间站在轨建造阶段飞行任务的序幕。

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长征五号B运载火箭首飞圆满成功（来源：中国军工)2024年2月，中国载人月球探测任务新飞行器名称已经确定，新一代载人飞船命名为“梦舟”，月面着陆器命名为“揽月”。“梦舟”寓意载人月球探测承载中国人的航天梦，开启探索太空的新征程，也体现了与神舟、天舟飞船家族的体系传承；新一代载人飞船包括登月版和后续执行空间站任务的近地版两个型号，其中，登月版采用“梦舟Y”（飞船名称+“月”字音节的大写首字母）。“揽月”取自毛主席诗词“可上九天揽月”，彰显中国人探索宇宙、登陆月球的豪迈与自信。此前，新一代载人运载火箭已被命名为“长征十号”。

相关事故

阿波罗飞船起火

1967年1月27日，美国肯尼迪航天中心34号发射阵地上进行载人飞船地面联合模拟飞行试验。乘坐有3名航天员的阿波罗4A飞船对接在土星1B运载火箭上。3名航天员是：曾参加过水星4号亚轨道飞行、双子星座3号飞行且经验非常丰富的弗吉尔·卜格里索姆上校，曾参加过双子星座4号飞行并是美国第一个到太空行走的爱德华·H·怀特中校，还有一名是准备第一次上天飞行的罗杰·B·查非少校。如果这次地面模拟试验成功，这3名航天员即乘此飞船进入环地轨道飞行，以考验登月飞行的程度。后来查明，这次起火原因是飞船导线短路，电火花引燃了舱内塑料制品。阿波罗飞船采用的是1/3大气压力的纯氧方案，一些在正常空气中本来是耐火的塑料制品，在纯氧中却成了易燃物品。此外，舱门打开时间设计为90秒，着火时船内形成负压，无论在外面还是在里面，舱门在极短的时间内都无法打开。

联盟1号飞船返回坠毁

1967年4月，前苏联拟用新研制的联盟号飞船进行计划中的登月飞行交会对接模拟试验，安排联盟1号、联盟2号分别于4月23日、4月24日发射，然后于4月25-26日在地球轨道上交会对接，并实现空间转移。4月23日凌晨3时35分，弗拉基米尔·M·科马罗夫上校乘坐联盟1号飞船，在一片欢呼声中，从拜科努尔发射场准时发射升空。飞行到第2圈时，科马罗夫报告说：“飞船左边的太阳能电池帆板没有打开，电源供电不足，无线电短波发射机没有工作。姿态稳定系统也受影响，飞船处于不规则运行之中。”到了第5圈时，飞船故障进一步加剧。科马罗夫尽力排除故障，试图启动飞船发动机以稳定飞行，但没有成功。弄得精疲力尽的科马罗夫在第10圈时，请求睡一觉。经允许后，中断了与地面的通信联络。飞到13圈时，恢复了同地面飞控中心的通信联络。但飞船故障未消失，姿态仍不稳定。飞控中心决定，联盟2号中止发射，联盟1号立即应急返回。第17圈时，飞船调姿失败，未能返回。第19圈时，科马罗夫手动控制返回，使飞船进入了返回轨道。当飞船按返回轨道降落至离地面10公里高度，该打开主降落伞时，地面指挥人员听到了科马罗夫说：“降落伞没有打开！“4月24日6时24分，飞船带着一团火光，以每秒100多米的速度冲向地面，降落于乌拉尔地区奥尔斯克以东65公里处，并发出几声猛烈的爆炸声。科马罗夫当场牺牲。

联盟11号返回时空气泄漏

1971年6月6日，联盟11号飞船从拜科努尔发射场发射升空，载着肩负首批进入礼炮1号空间站重任的3名航天员，朝空间站飞去。这3名航天员是乔治·多勃罗沃尔斯基、弗拉基斯拉夫·沃尔科夫、维克多·帕查耶夫。飞船经变轨飞行后，在距空间站100米的地方开始交会对接，并获得成功，3名航天员打开舱门进入了空间站。他们在空间站共停留了23天18小时22分，进行了一系列天文观测、植物在失重条件下生长的实验和一些医学实验，获得不少宝贵资料，干得相当出色。对接期间，还两次将空间站的轨道抬高。1971年6月29日下午9时，3名航天员离开礼炮1号返回。但3人都未穿航天服。飞船离开空间站后飞行了4个多小时，并保持着同地面上的联系。1971年6月30日1时35分，飞船按程序启动制动火箭。在再入大气层前，返回舱和轨道舱分离。但连接两舱的分离插头分离后，返回舱的压力阀门被震开，密封性能被破坏，返回舱内的空气从该处泄漏，舱内迅速减压，致使航天员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。这次事故的原因是飞船设计不合理，座舱拥挤，只有脱掉臃肿的航天服才能坐下。当时联盟号返回程序就明确规定，航天员在返回前必须脱掉航天服。对此设计和程序，不少科学家当时就反对，但航天部门的领导人不接受正确意见。为此，苏联航天负责人卡马宁将军被撤职。

未来发展

深空载人飞船

随着人类对太空探索的兴趣不断增加，未来的载人飞船将能够支持更远的探索任务，如人类登陆火星或其他行星。这些飞船需要具备更长的飞行时间、更强大的推进系统和更先进的生命保障系统。

商业载人飞船

随着私营航天公司的崛起，例如，SpaceX的龙飞船已经开始向国际空间站运送宇航员，而其他公司也在开发自己的载人飞船，如波音的CST-100星际飞船。商业载人飞船的发展将促进太空旅游和商业太空活动的发展。

多国合作载人飞船

国际合作在载人飞船领域将继续发挥重要作用，比如国际空间站是多个国家合作的成果，今后可能会有更多的国家加入，共同开发和使用载人飞船。这种合作有助于分享成本和技术资源，推动太空探索的进一步发展。

参考资料

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该页面最新编辑时间为 2024年5月31日